DE391089C

DE391089C - High vacuum tubes for influencing electrical circuits

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Publication number: DE391089C
Application number: DEL52356D
Authority: DE
Original assignee: JULIUS EDGAR LILIENFELD DR
Current assignee: JULIUS EDGAR LILIENFELD DR
Priority date: 1921-02-10
Filing date: 1921-02-10
Publication date: 1924-02-28

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 28. FESRUAR 1924ISSUED FEBRUARY 28, 1924

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 g GRUPPE 11 ·CLASS 21 g GROUP 11

(L 52356νίπμχ gy(L 52356νίπμχ gy

Dr. Julius Edgar Lilienfeld in Leipzig. Hochvakuumröhre zur Beeinflussung elektrischer Stromkreise.Dr. Julius Edgar Lilienfeld in Leipzig. High vacuum tube for influencing electrical circuits.

Zusatz zum Patent 390479. Addendum to patent 390479.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Februar 1921 ab. Längste Dauer: 12. Dezember 1937.Patented in the German Empire on February 10, 1921. Longest duration: December 12, 1937.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der Hochvakuumröhre nach Patent 390479, bei der zwei Elektroden auf eine so geringe Entfernung einander gegenüberstehend angeordnet sind, daß ohne Benutzung einer Glühkathode eine bestimmte zur Verfügung stehende Spannung eine Entladung durch den die Elektroden trennenden Zwischenraum be- . wirkt. Bei Röhren dieser Art ist festgestellt worden, daß in nächster Nähe der aktiven Kathodenteile ein erheblicher Spannungsabfall stattfindet, so daß die Elektronen schon inThe invention relates to a further embodiment of the high vacuum tube according to the patent 390479, with two electrodes facing each other at such a short distance are arranged that a certain available without the use of a hot cathode standing voltage causes a discharge through the space separating the electrodes. works. Tubes of this type have been found to be in close proximity to the active ones Cathode parts a considerable voltage drop takes place, so that the electrons are already in

dichtester Nähe der Kathodenoberfläche erheblich beschleunigt sind und infolgedessen sich dann weiterbewegen, ohne die Richtung der elektrischen Kraftlinien in allen Fällen zu befolgen. So beobachtet man häufig, daß die Kathodenstrahlen nicht auf den der Kathode nächsten Teil der Antikathode aufprallen, sondern häufig um mehrere Zentimeter von diesem Teile entfernt sich bewegen können. ίο Ferner ist beobachtet worden, daß die Anode bei dieser Entladung sehr reichlich sekundäre und reflektierte Elektronen an eine dritte Elektrode abzugeben imstande ist, wenn ein die Elektronenbewegung nach dieser Elektrode hinderndes Feld nicht besteht. Diese beiden Beobachtungen können zum Bau von Röntgenröhren, hauptsächlich aber von Vorrichtungen verwendet werden, welche zur Beeinflussung elektrischer Stromkreise dienen (Röhrensender, Verstärker usw.).very close proximity to the cathode surface are accelerated and as a result continue to move without the direction of the electrical lines of force to be followed in all cases. One often observes that the Cathode rays do not impinge on the part of the anticathode closest to the cathode, but rather can often move several centimeters away from this part. ίο It has also been observed that the anode During this discharge, secondary and reflected electrons were very abundant at a third electrode is able to emit if a field which prevents the movement of electrons towards this electrode does not exist. These two Observations can be used to build X-ray tubes, but mainly devices used to influence electrical circuits (tube transmitters, Amplifier etc.).

Eine Vorrichtung, an welcher diese Erscheinungen gezeigt, aber auch gleichzeitig der Erzeugung- elektrischer Schwingungen dienstbar gemacht werden können, ist in Abb. 1 dargestellt. Sie besteht aus einer Spitze A, an deren Stelle ein kammartiges System von Spitzen oder Schneiden treten kann, und aus zwei voneinander isolierten Platten C und D, zwischen welche die Spitze A hineinragt. Werden die beiden Platten leitend miteinander und mit dem positiven Pol einer hinreichend hohen Spannung verbunden, deren negativer Pol an der Spitze Hegt, so findet ein Stromübergang statt, und man beobachtet, daß die an der Spitze ausgesandten Kathodenstrahlen durchaus nicht in nächster Nähe der Spitze auf die Platten auffallen, sondern es sind Auftreffpunkte von Kathodenstrahlen auf der ganzen Länge der Platten zu sehen. Wird am anderen Ende der Kondensatorplatten gegenüber der Spitze eine Elektrode B angeordnet und ihr eine im Aergleich zur Spitze positive Spannung erteilt, so ist leicht nachzuweisen, daß sekundäre Elektronen, welche zwischen den beiden Kondensatorplatten C und D frei gemacht werden, auf die Platte .5 auffallen, und zwar in um so größerer Anzahl, je höher die positive, an B liegende Spannung ist. Ja, wird diese Spannung immer weiter gesteigert, so kann man es bei geeigneter Wahl der Spitzenanordnung und der Abmessung der Kondensatorplatten erreichen, daß sogar ein erheblicher Teil der von der Spitze ausgesandten Elektronen direkt bis zur Elektrode B gelangt.A device on which these phenomena can be shown, but can also be used to generate electrical oscillations at the same time, is shown in Fig. 1. It consists of a point A, which can be replaced by a comb-like system of points or cutting edges, and two plates C and D, insulated from one another, between which the point A protrudes. If the two plates are conductively connected to each other and to the positive pole of a sufficiently high voltage, the negative pole of which is at the tip, a current transfer takes place, and it is observed that the cathode rays emitted at the tip are by no means in the immediate vicinity of the tip the plates are noticeable, but points of incidence of cathode rays can be seen along the entire length of the plates. If an electrode B is placed at the other end of the capacitor plates opposite the tip and a positive voltage is applied to it in the same way as the tip, it is easy to prove that secondary electrons, which are released between the two capacitor plates C and D , are transferred to the plate .5 The higher the positive voltage across B, the greater the number. Yes, if this voltage is increased further and further, with a suitable choice of the tip arrangement and the dimensions of the capacitor plates, it can even be achieved that a considerable part of the electrons emitted by the tip reach electrode B.

Die Vorrichtung nach Abb. 1 kann in verschiedener Weise zur Erzeugung von Schwingungen verwendet werden. Zunächst ganz ohne Rücksicht auf das Vorhandensein der Platte B, indem man den an der Spitze A entstehenden Kathodenstrahl abwechselnd auf die eine oder andere der Elektroden C und D aufprallen läßt. Dann aber, indem man ein zeitlich veränderliches Feld zwischen C und D zu dem Zwecke benutzt, um der Platte/? wechselnde Elektronenmengen zuzuführen. Es kann dabei das Feld zwischen C und /) rückgekoppelt werden von der an B entstehenden Schwingung. Schließlich auch so, daß man die Platten C und D leitend miteinander verbindet und die Elektrode B benutzt, um eine Entladungsstrecke negativen Widerstandes zu verwirklichen, welche dann in bekannter Weise, z. B. ähnlich wie ein Poulsen-Bogen, als Schwingungsgenerator wirken kann.The device according to Fig. 1 can be used in various ways to generate vibrations. First of all, regardless of the presence of the plate B, in that the cathode ray produced at the tip A is allowed to strike one or the other of the electrodes C and D alternately. But then, by using a time-varying field between C and D for the purpose of making the plate /? supply changing amounts of electrons. The field between C and /) can be fed back from the oscillation occurring at B. Finally, also in such a way that the plates C and D are conductively connected to one another and the electrode B is used to realize a discharge path of negative resistance, which is then carried out in a known manner, e.g. B. similar to a Poulsen arc, can act as a vibration generator.

Für die Schaltungsweise zweiter Art kann die Röhrenbauart vereinfacht werden, indem man, statt die beiden Platten C und D isoliert einzuführen, sie in einer Art Gabel mit zwei Zinken zu einer einzigen Elektrode vereint. Diese Ausführungsform ist in Abb. 2 skizziert, und zwar der Deutlichkeit halber in drei Projektionen (Abb. 3, Abb. 4). Die Spitze oder das Spitzensystem A ragt zwischen die Zinken C und D der erwähnten Gabel hinein (Abb. 3 und 4), während zum Auffangen der Elektronen die Platte!? angeordnet ist.For the circuit of the second type, the tube design can be simplified by, instead of inserting the two plates C and D in isolation, combining them in a kind of fork with two prongs to form a single electrode. This embodiment is sketched in Fig. 2, for the sake of clarity in three projections (Fig. 3, Fig. 4). The tip or the tip system A protrudes between the prongs C and D of the fork mentioned (Fig. 3 and 4), while the plate !? is arranged.

Man wird bei derartigen Anordnungen bestrebt sein, mit möglichst geringen Spannungen auszukommen. Deshalb wird man die Spitzen möglichst scharf gestalten und zwischen ihnen und der nächstgelegenen Elektrode möglichst geringe Abstände zu wahren suchen. Über die Herstellung sehr scharfer Spitzensysteme sollen zum Schluß einige Angaben gemacht werden. In erster Linie sind hier zunächst die technischen Folgerungen, welche sich aus dem Bestreben nach sehr kleinen Abständen ergeben, zu betrachten.In such arrangements, efforts will be made to use the lowest possible voltages get along. Therefore you will make the tips as sharp as possible and between Try to keep the distance between them and the closest electrode as small as possible. Finally, some information should be given about the manufacture of very sharp tip systems be made. First and foremost, here are the technical implications, which result from striving for very small distances to consider.

In dieser Hinsicht ist vor allem zu beachten, daß die Wärmeausdehnung, welche bei der Erhitzung der Elektroden während des Evakuierens, aber auch während intensiven Betriebes eintritt, möglichst ohne Einfluß auf die Elektrodenabstände bleiben muß. Man wird deshalb die Elektroden nicht so anordnen, daß der kleine »aktive Abstand« in der Richtung der Elektrodenstiele liegt, weil er bei ihrer Ausdehnung sich stark verringern Avürde. Es wird vielmehr die Anordnung der Elektroden so zu wählen sein, daß die Ausdehnung der Elektrodenstiele in einer Richtung erfolgt, welche möglichst senkrecht auf der Richtung des aktiven Abstandes steht. Dies trifft bei den in den Abbildungen dargestellten Beispielen zu.In this regard, it is important to note that the thermal expansion that occurs at the heating of the electrodes during evacuation, but also during intensive Operation occurs, must remain as possible without influencing the electrode spacing. Man will therefore not arrange the electrodes in such a way that the small "active distance" in the The direction of the electrode stalks is because it is greatly reduced when they expand A burden. Rather, the arrangement of the electrodes will have to be chosen so that the expansion the electrode stems takes place in a direction which is as perpendicular as possible to the direction of the active distance. This applies to the examples shown in the figures.

Ferner bedingt das \'orhandensein kleiner Abstände eine gewisse Erschwerung beim Evakuieren, weil es bei noch nicht genügender Gasverdünnung lichtbogenartige Übergänge zwischen den nahestehenden Teilen begünstigt und so zur Zerstörung der Elektroden-Furthermore, the \ 'presence requires smaller Distances make evacuation a bit more difficult because it is not yet sufficient Gas dilution favors arc-like transitions between the adjacent parts and so to the destruction of the electrode

führen kann. Infolgedessen ist es zweckmäßig, zur Einleitung der Entladung während des Pumpprozesses andere kathodisch wirksame Elektroden einzuführen, von welchen aus die eigentlichen Arbeitselektroden bombardiert und so während des Evakuierens aus- ! geglüht werden können. Diese Hilfselektroden können z. B. aus Glühdrähten bestehen; ; zweckmäßiger ist es aber, auch hierfürcan lead. As a result, it is useful to initiate the discharge during of the pumping process to introduce other cathodically active electrodes, of which bombed out of the actual working electrodes and thus out during the evacuation! can be annealed. These auxiliary electrodes can, for. B. consist of filaments; ; however, it is more expedient for this too

ίο Spitzensysteme E zu benutzen, wie es in ! Abb. ι und auch in der eine Seitenansicht zu '■ Abb. 2 darstellenden Abb. 4 angedeutet ist. I Eine Möglichkeit, die Elektrode C D in Abb. 2 ! auszuglühen, entsteht beispielsweise, wenn man der dritten Elektrode B einen gezahnten Rand verleiht, sie also nach Abb. 5 gestaltet. Dies hat den Vorteil, daß die Röhrenteile während des Evakuierens mit bedeutend schnelleren Elektronen beworfen werden als während des späteren eigentlichen Betriebes, ^! wodurch eine sehr große Sicherheit gewähr- ^: leistet wird, daß nachträglich im Betriebe keine 'schädlichen Gase abgegeben werden.
Zum Schluß sei noch einiges über die Herstellung besonders' scharfer Spitzensysteme gesagt. Es ist naheliegend, spitze Zahnt in ein schwaches Blech (Tantal, Molybdän, Platin, Platiniridium usw.) einzuschneiden, vorteilhafterweise nachdem der Bl'echrand ganz sorgfältig messerscharf geschliffen wurde. Ist das Blech sehr schwach (Folie), so wird man es kurz unterhalb der Zahnung zwischen zwei Backen klemmen (Abb. 6), um das Umbiegen der Zähne unter dem Einfluß elektrischer Anziehung zu erschweren. Es ist: aber auch "eine andere Herstellungsart vorteilhaft, die darin besteht, daß man schwache Drähte kurz unterhalb ihres Endes zwischen zwei Backen (ähnlich wie in Abb. 6) klemmt (aus dem gleichen Grunde wie oben), so daß eine Art Bürste entstellt. Die Drahtenden können dann ungeschärft bleiben, weil sie ohnehin spitz genug sind. Man kann noch besonders dafür sorgen, daß die Enden besonders fein gespitzt werden, etwa indem man die Drähte einer so bemessenen Zugkraft unterwirft, daß sie an einer Stelle ins Fließen geraten, so daß der Querschnitt dieser Stelle sich allmählich verjüngt, bis ein Reißen des Drahtes eintritt.ίο To use top systems E as it is in! Fig. Ι and also in a side view of '■ Fig. 2 depicting Fig. 4 is indicated. I One way to use the electrode CD in Fig. 2! annealing occurs, for example, if the third electrode B is given a toothed edge, i.e. it is designed as shown in Fig. 5. This has the advantage that the tube parts are pelted with significantly faster electrons during evacuation than during later actual operation ^,! warranty creating a very large ^safety: will ensure that subsequently no 'harmful gases are released in the farms.
In conclusion, a few things should be said about the production of particularly sharp tip systems. It is obvious to cut sharp teeth into a weak sheet metal (tantalum, molybdenum, platinum, platinum iridium, etc.), advantageously after the edge of the sheet has been carefully ground to a razor sharpness. If the sheet metal is very weak (foil), it will be clamped between two jaws just below the teeth (Fig. 6) in order to make it more difficult to bend the teeth under the influence of electrical attraction. It is: but also "another method of manufacture is advantageous, which consists in clamping weak wires between two jaws (similar to Fig. 6) just below their end (for the same reason as above), so that a kind of brush is disfigured The wire ends can then remain unsharpened because they are pointed enough anyway. One can also ensure that the ends are pointed particularly finely, for example by subjecting the wires to a tensile force that is so measured that they start flowing at one point, so that the cross-section of this point gradually tapers until the wire breaks.

Claims

Patent Claims:

i. High vacuum tube for influencing electrical circuits according to patent 390479, characterized in that released from surfaces with a small radius of curvature Electrons sometimes hit metal surfaces and are reflected on them as well as' trigger secondary electrons, partly on the surfaces mentioned move past, after which both kinds of electrons the actual work process with the help of special electrodes that collect them.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the surfaces with with a small radius of curvature in 'the gaps between paired electrodes intervene in such a way that that the electrons they emit due to small differences in potential one or the other plate can be steered.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the surfaces with With a small radius of curvature, they intervene in spaces between two electrodes, which in the borderline case are both on the same Potential can be held and that the electrons released at these electrodes get to another special electrode, which can also be arranged in this way can that with a sufficiently high voltage their field in the space between the former two electrodes engages, so that thereby the on the surfaces small radius of curvature given off electrons also directly to the third electrode are fed.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that to enable with a possibly small distance setting between the surfaces small, radius of curvature and the next neighboring electrode parts the direction the largest longitudinal extension of the electrodes (the electrode stems) perpendicular to the small distance mentioned is set.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that cathodically active systems with a particularly small radius of curvature are used, which are realized by the fact that very weak sheets or very thin wires not far from the active tips between two fixed metal jaws are clamped.

1 sheet of drawings.